摘 要:鸟害是影响输电线路安全运行的重要因素。2012年以来,宁夏电网220kV及以上输电线路多次发生鸟害故障。本文统计了宁夏电网2012年以来220kV及以上输电线路的鸟害故障情况,对330kV输电线路安装绝缘护套的防鸟害效果进行了仿真。结果表明,宁夏鸟害多发生在湖泊湿地、农田区域,发生时间多集中在4月份和8月份,鸟害故障主要原因为鸟粪闪络,且都为短接空气间隙闪络;对于330kV输电线路,绝缘护套厚度为1cm、导线夹有效长度为50cm时,防鸟害效果最佳。本文还针对宁夏电网各类鸟害故障特点提出了相应防治对策。
关键词:输电线路;鸟害故障;防鸟害装置;绝缘护套
0引言 鸟害是影响输电线路安全稳定运行的重要因素,统计分析表明,我国电网由于鸟类活动引起输电线路故障的比例仅次于雷击和外力破坏[1]。输电线路鸟害障碍指由于鸟类活动造成的线路障碍,包括栖息在杆塔上的鸟排泄粪便引起的鸟粪闪络类故障[2];鸟类在输电线路杆塔上筑巢时,筑巢用物体掉落在横担与导线之间,或刮风时,杆塔上的鸟巢被风吹散后引起的鸟巢短路类故障[3];体形较大的鸟类在嬉戏、打斗、飞行时造成相间短路或单相接地所引起的鸟类飞行障碍[4];鸟啄复合绝缘子的伞套,导致端部密封破坏进而发展成故障的鸟啄食复合绝缘子类故障等[5-7]。
近年来,随着宁夏地区生态环境的改善和人们对野生动物保护意识的增强,鸟类繁衍数量逐年增多,活动更加频繁,由鸟类活动引起的架空输电线路故障次数也有明显上升。据统计资料显示,宁夏地区输电线路故障的主要原因是外力破坏和鸟类活动,其中鸟类活动在总体线路故障事故中的占比仅次于外力破坏。2012年以来,宁夏电网220kV及以上输电线路多次发生鸟害故障,严重威胁了宁夏电网的安全运行。本文首先统计宁夏电网2012年以来220kV及以上输电线路的鸟害故障情况,并分析鸟害故障的特点和原因;然后对330kV输电线路安装绝缘护套的防鸟害效果进行仿真,最后针对宁夏电网各类鸟害故障特点提出相应防治对策。 1宁夏电网220kV及以上线路鸟害故障统计宁夏位居西北内陆高原,主要地貌有山脉、高原、平原、丘陵和河谷等,平均海拔在1000米以上。近10年来,宁夏湿地面积增加了近30万亩,湿地面积达310万亩,据历年监测数据显示,每年进入宁夏的迁徙候鸟大约300万只,其中七成左右经短暂休息后继续飞往北方,其余三成留在宁夏。特殊的地理位置和环境,使宁夏成为我国候鸟迁徙的重要途径地,也造成了宁夏输电线路鸟害故障易发的隐患,具体鸟害分布情况见图1。
图1宁夏电网鸟类活动分布图
Fig.1 Bird activity distribution in Ningxia power grid
2012-2015年,宁夏电网220kV及以上输电线路共计跳闸76次,其中因鸟害故障跳闸30次,占线路故障跳闸总数的40%,具体情况如下。
1.1地理分布
从2012-2015年发生鸟害故障跳闸的30条线路分布的区域及环境特点来看,具有显著特征。其中,故障点周围为农田的线路有19条,占比为63%,故障点位于银川及石嘴山地区的线路有20条,占比为67%。
1.2电压等级统计
宁夏电网各电压等级线路中鸟害故障分布情况为:220kV为22次,占鸟害故障跳闸总数的73.3%;330kV为8次,占鸟害故障跳闸总数的26.7%;750kV及±660kV、±800kV输电线路未发生故障跳闸。
1.3塔型及相序统计
2012—2015年发生的30次线路鸟害跳闸中,直线塔发生19次,占比63%;耐张塔发生11次,占比37%。如图2所示。
图2 鸟害故障发生塔型及相序统计
Fig.2 Tower type and phase sequence statistics
1.4 时间分布
2012—2014年宁夏电网220kV及以上线路由于鸟害引起的故障跳闸次数基本处于平稳状态,但2015年鸟害故障引起的线路跳闸突然增多。鸟害故障年份分布如表1。
表1 2012—2015年线路鸟害故障跳闸率
Tab.1 2012-2015 trip rate 年份 220kV 330kV 合计 跳闸次数 跳闸率(
次/Mm.a) 跳闸次数 跳闸率(
次/Mm.a) 跳闸 跳闸率(
次/Mm.a) 次数 2012 4 0.195 1 0.053 5 0.109 2013 6 0.274 2 0.087 8 0.154 2014 3 0.14 2 0.086 5 0.093 2015 9 0.417 3 0.128 12 0.205 对2012—2015年间鸟害故障发生的月份进行统计,4月和8月是线路鸟害故障的多发月份,7月、10月、11月发生鸟害故障占比也达到10%,如图3所示。
图3鸟害故障月份分布
Fig.3 Distribution in each month
对2012-2015年线路鸟害跳闸发生在一天内(24小时)的时段进行统计,220kV及以上线路鸟害故障跳闸当天的时间集中在23:00到次日8:00,如图4所示。
图4鸟害故障时间分布
Fig.4 Distribution in each hour
1.5 气候统计
2012—2015年发生的30次鸟害故障跳闸中,故障时风力为无风的线路有1条,占比3%,风力为微风的线路有16条,占总比54%;风力为1-2级的线路有12条,占总比40%;风力为2级以上的线路有1条,占总比3%。如图3。
图5鸟害故障风力统计
Fig.5 Wind statistics
故障时相对湿度50%RH以下的线路为7条,占总比23%;相对湿度50%-75%RH的线路为13条,占总比44%;相对湿度75%RH以上的线路为10条,占总比33%。见图6。
图6鸟害故障相对湿度统计
Fig.6 Relative humidity statistics
1.6鸟害故障发生的原因及类型统计
宁夏电网鸟害故障的主要类型包括鸟粪闪络和鸟体短接。其中,因鸟粪闪络引起的输电线路跳闸次数达到28次,占鸟害故障跳闸总数的93.3%;因鸟体短接引起的输电线路跳闸次数为2次,占鸟害故障跳闸总数的6.7%。 2宁夏鸟害故障结果分析宁夏地区鸟类主要在河道、沼泽、湿地、林区、水库、养鱼池、农作物地等有食物、有水源、有树木且远离村庄、僻静开阔的地段栖息。石嘴山地区大量的鱼塘和沙湖自然保护区[8],如图7所示。银川地区引黄灌溉平原、农田地段为鸟类提供了良好的栖息条件,也是容易发生输电线路鸟害故障跳闸的重点区域。